1 / 75

Wprowadzenie do grafiki komputerowej

Wprowadzenie do grafiki komputerowej. Tekstury I. Scena z Quake 3 bez tekstur. Scena z Quake 3 z teksturami. Inny przykład nakładania tekstur. Dodawanie szczegółów dzięki teksturom. Pomysł polega na tym, żeby zamiast licznych wielokątów, użyć obrazów do urozmaicenia powierzchni.

saddam
Download Presentation

Wprowadzenie do grafiki komputerowej

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Wprowadzenie do grafiki komputerowej Tekstury I

  2. Scena z Quake 3 bez tekstur Tekstury

  3. Scena z Quake 3 z teksturami Tekstury

  4. Inny przykład nakładania tekstur Tekstury

  5. Dodawanie szczegółów dzięki teksturom • Pomysł polega na tym, żeby zamiast licznych wielokątów, użyć obrazów do urozmaicenia powierzchni

  6. I jeszcze jeden Tekstury

  7. Ogólne podejście do teksturowania Przestrzeń tekstury 2D (u,v) lub 3D (u,v,w) 2D (s,t) lub 3D (s,t,r) Przestrzeń obiektu 3D (x,y,z) Przestrzeń ekranu 2D (x,y) Tekstury

  8. y z x Mapowanie tekstur 2D – zasady mapowania obiekt geometryczny w 3D ekran t W ogólności stosujemy przekształcenie typu: x = X (s,t); y = Y (s,t); z = Z (s,t); tekstura - zawsze zapisana na prostokącie s Tekstury

  9. Zasady mapowania, c.d. + = geometria obraz Nałożona tekstura Stałe pytanie: jak przypisać punkty z obrazu punktom na obiekcie?

  10. Sposób mapowania wcale nie jest jednoznaczny. planarcubiccylindricalrectangularcylindrical (Paul Bourke: http://paulbourke.net/texture_colour/tiling/ również: http://paulbourke.net/texture_colour/ )

  11. Dygresja: algorytm mapowanie na sferę(spokojnie można pominąć) Załóżmy:  jest kątem od osi X (0<=<=2) jest kątem od osi Z (0 <= <=) Parametryczne równanie sfery wygląda: Z równania na Z mamy: t =  /  = arccos (Z/R) /  Z równania na X mamy: s = [arccos ( X/R sin ( t) ) ] / 2  gdzie:  = arccos x => x = cos  Zatem jeśli znamy współrzędne punktu na powierzchni sfery, X, Y, Z, możemy obliczyć odpowiadający mu punkt (s,t) w przestrzeni tekstury. Tekstury

  12. Rodzaje mapowania: rozwinięcie powierzchni [Piponi2000]

  13. Option: make an atlas charts atlas surface Sander2001: TextureMapping Progressive Meshes

  14. Niech artysta popracuje

  15. Na co zwracamy uwagę przy mapowaniu tekstur? • Na transformację kształtu • Na transformację barwy Tekstury

  16. Definiowanie tekstury Przez teksturę rozumiemy tablicę (przede wszystkim 2D, ale także 1D i 3D) zawierającą w każdym elemencie od jednej do czterech danych (jasność lub składowe koloru (R, G, B, A)). Element tekstury określany jest jako texel OpenGL od wersji 1.2 obsługuje tekstury 3D. Niektóre rozszerzenia (np. SGIS_texture4D) pozwalają na użycie tekstur 4D Tekstury

  17. Pierwszy przykład z ręcznie definiowaną teksturą (z czerwonej książki) static Glubyte checkImage[checkImageHeight][checkImageWidth][4]; int i, j, c; for (i = 0; i < checkImageHeight; i++) { for (j = 0; j < checkImageWidth; j++) { c = ((((i&0x8)==0)^((j&0x8))==0))*255; checkImage[i][j][0] = (GLubyte) c; checkImage[i][j][1] = (GLubyte) c; checkImage[i][j][2] = (GLubyte) c; checkImage[i][j][3] = (GLubyte) 255; } } Tekstury

  18. Tekstura z określoną jedną składową (kolor lub luminancja) static Glubyte checkImage[checkImageHeight][checkImageWidth]; int i, j, c; for (i = 0; i < checkImageHeight; i++) { for (j = 0; j < checkImageWidth; j++) { c = ((((i&0x8)==0)^((j&0x8))==0))*255; checkImage[i][j] = (GLubyte) c; } } Tekstury

  19. Wczytywanie obrazków jako tekstur FREEGLUT niestety nie ma odpowiedniej funkcji. GLTools dostarcza funkcji do ładowania formatu targa (.tga) Można też wykorzystać jedną z innych licznych dostępnych funkcji (podręczniki OpenGL, www,…) Można posłużyć się alternatywnym do GLUTa interfejsem, np. CPW, GLFW (opisane na stronie www.opengl.org) i pewnie wieloma innymi. Ostatecznie taka funkcja rezerwuje obszar, do którego wpisuje obrazek wczytany z pliku, i zwraca adres obszaru. Tekstury

  20. Podstawowy schemat użycia… • W zasadzie nadaje się do obsługi jednej tekstury i obejmuje etapy: • Wyspecyfikowanie tekstury: • wczytanie lub wygenerowanie tablicy pikseli • poinformowanie OpenGL, że tablica jest teksturą • Przypisanie współrzędnych tekstury wierzchołkom obiektu • Określenie parametrów mapowania • powielanie tekstury, filtrowanie Tekstury

  21. ETAP 1 - definiowanie tekstury 2D glTexImage2D • Najważniejsza procedura: glTexImage2Dtworzy teksturę na podstawie wskazanej tablicy. • Niestety ma dosyć rozbudowaną listę parametrów. • Na szczęście zwykle nie ma potrzeby wykorzystywania pełnych możliwości budowania listy. • Obok glTexImage2Dmamy też funkcje glTexImage1D i glTexImage3D Tekstury

  22. glTexImage2D c.d. voidglTexImage2D(GLenumtarget, GLintlevel, GLintinternalFormat, GLsizeiwidth, GLsizeiheightGLintborder, GLenumformat, GLenumtype, void*pixels); Wartości i znaczenia parametrów: targetGL_TEXTURE_2D(i na razie nie ma innych możliwości) level0przy pojedynczej teksturze – mipmappinglevel internalFormatokreśla, które składowe koloru będą wykorzystane przy mieszaniu kolorów (tabelka na następnym slajdzie) width szerokość tekstury w pikselach heightwysokość tekstury w pikselach borderszerokość obramowania tekstury w pikselach (0 lub 1) formatformat, w jakim zapisana jest tablica tekstury typetyp elementu tablicy tekstury (np. GL_UNSIGNED_BYTE)*pixelswskaźnik do tablicy zawierającej teksturę Tekstury

  23. Parametry glTexImage2D internalFormat: liczba od 1 do 4 określa, które składowe tekstury (format tekseli) będą użyte przy nakładaniu i mieszaniu kolorów: W OpenGL internalFormat może przyjąć wartości 38 stałych symbolicznych, ale nie ma gwarancji, że konkretna realizacja to zinterpretuje je poprawnie. W praktyce wystarczy ograniczyć się do powyższych czterech wartości. Tekstury

  24. Dygresja Przeliczanie RGB na Luminance, czyli na jasność obrazu monochromatycznego. Nie ma jednoznacznej reguły, ale często stosowana zależność jest następująca: L = .3*red + .59*green + .11*blue Tekstury

  25. Parametry glTexImage2D • width, height - szerokość i wysokość tekstury • Tekstury NIEmuszą być kwadratowe. Obecnie ich wymiary NIE muszą być potęgami 2 (jak było do wersji 2.0) – choć wydaje się, że ciągle tak jest bezpieczniej. • Minimalnyzagwarantowanyrozmiartekstury 2D: 1024x1024 (kiedyś było mniej) • borderma znaczenieprzyłączeniukawałkówteksturiinterpolacjisklejonychbrzegów. Teoretycznie – bo obecnie ustawiamy go tylko na 0 Tekstury

  26. Parametry glTexImage2D • GLenumformat • Określa format danych, w jakich podawany jest obraz tekstury: • GL_RGB, GL_RGBA, GL_RED, GL_GREEN, GL_BLUE, GL_ALPHA, GL_LUMINANCE, GL_LUMINANCE_ALPHA • GLenumtype • Określa typ danych w teksturze: • GL_UNSIGNED_BYTE, GL_SHORT, GL_BYTE, GL_INT… Tekstury

  27. Nowość: glCopyTexImage1D/2D • W bieżącej wersji OpenGL można również pobierać tekstury z bufora obrazu. • Postać funkcji:voidglTexImage1D(GLenumtarget, GLintlevel, GLintinternalFormat, GLsizeix, GLsizeiy,GLintwidth, GLenumborder); lubvoidglTexImage1D(GLenumtarget, GLintlevel, GLintinternalFormat, GLsizeix, GLsizeiy,GLintwidth, GLintheight, GLenumborder); Tekstury

  28. Tekstury jako obiekty • Począwszy od wersji 1.1 w OpenGL można efektywniej zrządzać teksturami, traktując je jako obiekty. • Wykorzystujemy do tego dwie funkcje: • glGenTextures - pozwala określić wskaźnik do tekstury traktowanej jako obiekt, oraz • glBindTexture - kojarzy konkretną (wybraną) teksturę z obiektem. Tekstury

  29. Tekstury jako obiekty Potraktowanie tekstur jako obiektów pozwala na załadowanie do pamięci większej liczby tekstur i szybkie przełączanie między nimi. Można (i należy) je stosować wszędzie tam, gdzie mamy do czynienia z rozbudowaną sceną z wieloma teksturami Tekstury

  30. Przygotowanie: nadanie teksturom identyfikatorów Przygotowanie tekstur jako obiektów wykonujemy przez wywołanie: void glGenTextures(GLsizei n, GLuint *textures) n: liczba tekstur textures: wskaźnik do tablicy, do której będą wpisane liczby oznaczające identyfikatory tekstur . W ten sposób nadajemy teksturom identyfikatory (liczby całkowite dodatnie – ale nie musimy tego wiedzieć). Tekstury

  31. glGenTextures() Przykład wywołania. unsigned int textureNames[3]; ... glGentextures(3, textureNames); tworzy trzy nowe identyfikatory tekstur. Tekstury

  32. Dowiązanie tekstur W następnym kroku należy dowiązać (bind) identyfikator tekstury (jako obiektu) do danych tekstury (obrazka): voidglBindTexture(GLenumtarget,GLuinttexture) target:GL_TEXTURE_1D, GL_TEXTURE_2D , GL_TEXTURE_3D, (od wersji 1.2) … i jeszcze 6 innych wartości, którymi zajmiemy się później texture: numer tekstury – dowiązuje teksturę Od tego momentu wszystkie funkcje ładujące i ustalające parametry dotyczą tylko dowiązanej tekstury. Tekstury

  33. Filtrowanie tekstur: glTexParameter() Filtrowanie określa w jaki sposób tekstura będzie nakładana na obiektoraz jak będzie się zmieniać przy zmianie położenia obiektu względem obserwatora. W OpenGL realizuje się je za pomocą funkcji glTexParameter()w różnych wariantach: voidglTexParameterf(GLenumtarget, GLenumpname, GLfloatparam); voidglTexParameteri(GLenumtarget, GLenumpname, GLintparam); voidglTexParameterfv(GLenumtarget, GLenumpname, GLfloat*params); voidglTexParameteriv(GLenumtarget, GLenumpname, GLint*params); Tekstury

  34. Filtrowanie tekstur: glTexParameter() Pierwszy parametr target może przyjmować następujące wartości:target: { GL_TEXTURE_1D |GL_TEXTURE_2D | GL_TEXTURE_3D } co jest zrozumiałe, oraz dodatkowo {GL_TEXTURE_CUBE_MAP | GL_TEXTURE_RECT} które omówimy później. Drugi parametr, pname, wyznacza o jaki rodzaj filtracji chodzi. W wersji 3.3 dopuszcza się 16 różnych wartości. My rozważymy teraz tylko kilka. Trzeci parametr podaje konkretne parametry filtracji. Tekstury

  35. Tekstura Wielokąt Tekstura Wielokąt Powiększenie – jeden teksel jest mapowany na wiele pikseli Pomniejszenie – wiele tekseli jest mapowanych na jeden piksel Filtrowanie tekstur – pierwsze zastosowanie Pierwsze zastosowanie: Ustalenie algorytmu interpolacji przy powiększaniu/pomniejszaniu obiektów Tekstury

  36. Filtrowanie tekstur – powiększanie, pomniejszanie • pname: GL_TEXTURE_MAG_FILTER| GL_TEXTURE_MIN_FILTER • param: • GL_NEAREST (Point Sampling) • Wybierz teksel, którego środek jest najbliższy danemu pikselowi • GL_LINEAR (Bilinear Sampling) • Użyta jest ważona średnia tablicy 2x2 najbliższych tekseli • W przypadku mipmappingu mamy do dyspozycji więcej trybów interpolacji. Tekstury

  37. Filtrowanie tekstur: powiększanie i pomniejszanie Przykład: glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST); glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST); glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, checkImageWidth,checkImageHeight, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, checkImage); GL_NEARESTmoże być zastąpione przez GL_LINEAR Tekstury

  38. t s tekstura Drugie zastosowanie filtrowania tekstur: powtarzanie i rozciaganie (GL_REPEAT i GL_CLAMP) pname: GL_TEXTURE_WRAP_S| GL_TEXTURE_WRAP_T param: GL_REPEATGL_CLAMPGL_CLAMP_TO_EDGEGL_CLAMP_TO_BORDERGL_MIRRORED_REPEAT… i jeszcze trochę… GL_REPEAT GL_CLAMP Tekstury

  39. Filtrowanie tekstur: powtarzanie i rozciąganie Tryb GL_REPEAT jest znacznie bardziej popularny Tekstury

  40. Przykład (fragment) // Tablica siedmiu obiektów - tekstur GLuint tList[7]; … // Możemy (choć nie musimy) nadać obiektom identyfikatory enum Texture_Objects { XRAY = 0, LIGHTNING, FALL, COINS, SAND, STORM, MARBLE }; … // Wygeneruj identyfikatory dla 7 tekstur: glGenTextures(7, tList); // Dowiąż pierwszy obiekt glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, tList[XRAY]); // Ustaw parametry mapowania i załaduj teksturę glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT); glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT); glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR); glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR); LoadBMP("xray.bmp");… Tekstury

  41. Kontynuacja przykładu W analogiczny sposób możemy doładować kolejne tekstury. W ten sposób wszystkie tekstury stają się potencjalnie dostępne Dla porządku:Funkcja LoadBMP wykonuje w środku, po wczytaniu obrazka, glTexImage2D – informując OpenGLa, że obrazek będzie teksturą. Przed nałożeniem określonej tekstury na obiekt należy ponownie wywołać glBindTexture, z wybranym numerem tekstury. Można powiedzieć, że pierwsze wywołanie glBindTexture, wraz z dalszymi ustaleniami, odpowiada definicji funkcji, a kolejne – wywołaniom funkcji. Tekstury

  42. Tekstury rezydentne PYTANIE:Gdzie umieszczone są załadowane tekstury? OpenGL stara się w miarę możliwości umieszczać tekstury w wysokowydajnej pamięci karty graficznej. Tekstury

  43. Przestrzeń tekstury Przestrzeń obiektu t 1, 1 (s, t) = (0.2, 0.8) 0, 1 A a c (0.4, 0.2) b B C (0.8, 0.4) s 0, 0 1, 0 Jak działają współrzędne tekstury? • Przestrzeń tekstury 2D jest określona parametrycznie, zmiennymi (s, t) z przedziału [0,1] (zazwyczaj). Tekstury

  44. Nadawanie współrzędnych tekstury – podejście uproszczone • Klasa GLBatch w GLTools dostarcza funkcji, które umożliwiają bezpośrednie łączenie pojedynczych współrzędnych tekstury z pojedynczymi wierzchołkami. • Styl tutaj podany nie jest zalecany, jest mało efektywny, ale prosty. Nawiązuje do starego stylu OpenGL. • Wykorzystujemy funkcje:Vertex3f – do wskazania konkretnego wierzchołkaMultiTexCoord2f – do wskazania odpowiadającej współrzędnej teksturyi dodatkowoNormal3f – podającej normalną w wierzchołku, do wyliczenia oświetlenia. Tekstury

  45. Nadawanie współrzędnych tekstury Każdy wielokąt jest określony przez współrzędne obiektu i współrzędne tekstury. Współrzędne obiektu opisują gdzie wielokąt umieszczony jest na scenie. Współrzędne tekstury opisują współrzędne tekseli. Można je wyznaczyć np. funkcją MultiTexCoord()z klasy GLBatch w GLTools: MultiTexCoord2f(texture_layer, coord) texture_layer– warstwa tekstury (na początek 0) coords– współrzędne tekstury s, t, w tekselach Tekstury

  46. Współrzędne tekstury (GLTools) Możemy ręcznie łączyć współrzędne tekstury i wierzchołków obiektu. objectBatch.Begin(GL_TRIANGLES, …); objectBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0, 0.0); objectBatch.Vertex3f(-1.0, -1.0, 0.0); objectBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0, 1.0); objectBatch.Vertex3f(-1.0, 2.0, 0.0); objectBatch.MultiTexCoord2f(0,1.0,1.0); objectBatch.Vertex3f(2.0, 2.0, 0.0); objectBatch.End(); Współrzędne tekstury powinny poprzedzać współrzędne wierzchołka (podobnie jak przy podawaniu współrzędnych wektora normalnego, parametrów materiałowych, etc.). Tekstury

  47. Uaktywnienie nakładania tekstur Przed rozpoczęciem nakładania tekstur na obiekty należy uaktywnić obsługę tekstur glEnable(GL_TEXTURE_2D); glEnable(GL_TEXTURE_1D); 2D przebija 1D. Tekstury

  48. Modulacja i mieszanie kolorów: glTexEnv Chcemy uwzględnić dotychczasowy kolor obiektu na który nakładana jest tekstura, np. w celu uzyskania efektu oświetlonej tekstury. Używamy do tego funkcji glTexEnv w jednej z następujących form: voidglTexEnvf(GLenumtarget, GLenumpname, TYPE param);voidglTexEnvi(GLenumtarget, GLenumpname, TYPE param); voidglTexEnvfv(GLenumtarget,GLenumpname,TYPE *param);voidglTexEnviv(GLenumtarget,GLenumpname,TYPE *param); W podstawowej wersji parametry target i pnameprzyjmują wartości: target: GL_TEXTURE_ENV pname: GL_TEXTURE_ENV_MODE | GL_TEXTURE_ENV_COLOR . Tekstury

  49. Modulacja i mieszanie kolorów: glTexEnv Wywołanie z parametrem GL_TEXTURE_ENV_COLORma charakter pomocniczy. *paramwskazuje wówczas na czteroelementową tablicę RGBA i wykorzystuje jej zawartość (barwę) w kolejnym wywołaniu z parametrem GL_TEXTURE_ENV_MODE Tekstury

  50. Modulacja i mieszanie kolorów: glTexEnv, c.d. Wywołanie z pname = GL_TEXTURE_ENV_MODE, wymaga podania jako param wartości: GL_DECAL, GL_REPLACE, GL_MODULATE, GL_BLEND. glTexEnvf(GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_MODE, GL_DECAL); glEnable(GL_TEXTURE_2D); Tekstury

More Related